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폐포 배양해 코로나19 감염시켜 보니 6시간만에 완전 감염

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폐포 배양해 코로나19 감염시켜 보니 6시간만에 완전 감염

2020.10.26 13:00
KAIST, 케임브리지대, 질병관리청, IBS, 서울대병원, 지놈인사이트 공동연구, 면역 반응은 감염 후 3일 지나야 작동
왼쪽부터 주영석 KAIST 교수, 이주현 케임브리지대 박사, 최병선 국립보건연구원 과장, 고규영 IBS 혈관연구단장, 김영태 서울대학교 교수. KAIST 제공
왼쪽부터 주영석 KAIST 의과학대학원 교수, 이주현 케임브리지대 웰컴 MRC 케임브리지 줄기세포 연구소 박사, 최병선 국립보건연구원 바이러스질환연구과 과장, 고규영 IBS 혈관연구단장, 김영태 서울대학교 의과대학 흉부외과 교수. KAIST 제공

신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19) 환자 중에는 폐렴을 겪거나 호흡부전으로 숨지는 사례가 유난히 많다. 그러나 코로나19가 폐포를 감염시키는 기전은 잘 알려지지 않았다. 국내 연구진이 폐포를 인공적으로 배양해 코로나19를 유발하는 바이러스가 불과 6시간만에 세포를 감염시킨다는 사실을 알아냈다. 

 

KAIST 의과학대학원 주영석 교수 연구팀이 국제 학술지 ‘셀 스템 셀’ 온라인판 22일자에 발표한 연구에 따르면 코로나19가 폐포를 완전히 감염시키는 데 걸리는 시간과 면역 반응이 작동하는 시간에 큰 차이가 있는 것으로 나타났다.

 

연구팀은 실험실에서 코로나19를 비롯해 각종 호흡기 바이러스가 사람의 폐포를 감염시키는 과정을 연구하기 위해 폐포를 3차원 구조로 배양하는 기술을 개발했다. 3차원 배양은 세포를 한 면에서 기르는 2차원 배양보다 생체 내 세포가 자라는 환경과 유사하다는 장점이 있지만, 지금껏 사람의 정상 폐포를 3차원으로 장기간 배양하는 기술이 없어 코로나19가 폐 조직을 감염시키는 생리학적 과정을 밝힐 수 없었다.

 

연구팀은 병원에서 확보한 환자의 폐 조직을 이용해 배양 조건을 최적화해서 지속적으로 배양할 수 있는 3차원 폐포 모델을 만드는 데 성공했다.

 

이렇게 만든 3차원 폐포를 코로나19에 감염시킨 결과 코로나19가 6시간 만에 활발히 증식해 세포를 완전 감염시켰다. 그에 비해 이를 막기 위한 폐포의 선천 면역 반응은 3일 정도 후에야 활성화됐다. 더불어 하나의 세포를 감염시키는 데 코로나19 입자 하나로 충분하다는 사실과 감염이 일어나고 3일째에는 일부 세포가 기능을 급격히 상실한다는 사실도 확인했다.

 

연구를 이끈 주영석 교수는 “이 모델은 코로나19를 포함한 다양한 호흡기 바이러스의 감염 연구에 유용하게 사용할 수 있다”며 “동물 장기 세포가 아닌 호흡기 바이러스의 표적 세포인 사람의 폐포를 직접 활용했기 때문에 효율적이고 정확하게 감염 기전을 규명할 수 있고, 치료제 개발에도 이용할 수 있다”고 말했다.

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